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Desarrollo de celdas solares basadas en CuInSe2 usando nuevos materiales buffer en su estructura.

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dc.contributor.authorGordillo, Gerardo
dc.contributor.corporatenameUniversidad Nacional de Colombia (Bogotá, Colombia)spa
dc.coverage.projectdates2001-2005spa
dc.coverage.spatialColombia
dc.date.accessioned2020-02-05T21:55:35Z
dc.date.accessioned2020-12-18T01:14:51Z
dc.date.available2020-02-05T21:55:35Z
dc.date.available2020-12-18T01:14:51Z
dc.date.issued2005-03
dc.description.abstractEste proyecto se enmarca dentro de un área de investigación cuyo propósito fundamental es el desarrollo de nuevos materiales semiconductores con propiedades adecuadas para la fabricación de dispositivos fotovoltáicos que son usados para convertir la radiación solar directamente en energía eléctrica a bajo costo mediante la utilización de tecnología de capa delgada. Las actividades en las cuales se hará mayor énfasis son las siguientes: 1) Continuación del trabajo de investigación que nuestro Grupo ha venido realizando durante los últimos 9 años sobre el desarrollo de celdas solares basadas en películas delgadas de CdTe y CuInSe2 (CIS). Como resultado de dicho trabajo se ha logrado montar una moderna Infraestructura de Laboratorio para fabricar y caracterizar, tanto los materiales precursores como los dispositivos mismos; celdas solares con eficiencias cercanas al 6% fueron fabricadas con estructura SnO2:F/CdS/CdTe y se tienen resultados preliminares de la fabricación de celdas basadas en CuInSe2 con eficiencias del orden del 3%. En el marco de este proyecto se harán esfuerzos para mejorar la eficiencia de las celdas a través de un mejor diseño experimental, del mejoramiento del control de los procesos involucrados en la fabricación de las celdas y de profundización en el entendimiento de los procesos físicos que gobiernan el funcionamiento de los dispositivos. 2) Desarrollo de materiales semiconductores no tóxicos usados como capa de acople mecánico (en adelante denominados materiales buffer) en celdas solares. Esta capa buffer no actúa activamente en la celda, sin embargo es indispensable incorporarla en la estructura del dispositivo para reducir la densidad de defectos mecánicos generados en la unión P/N del dispositivo por desacople de redes y para frenar procesos de interdifusión que conducen a reducciones fuertes del voltaje y de la corriente eléctrica, generados en la celda solar. Hasta el momento se ha venido utilizando con muy buen éxito el CdS como material buffer en celdas basadas en CdTe y CuInSe2, sin embargo desde el punto de vista ambiental, no conviene seguir usando este material debido a que es altamente tóxico. Motivados por este hecho, en los últimos 5 años varios centros de investigación han enfocado la atención al desarrollo de nuevos materiales que permitan sustituir al CdS de la estructura de las celdas sin que se deteriore significativamente la eficiencia de estas. Los materiales buffer que se planean investigar dentro de este proyecto son: i-ZnO, InSe, Zn(S,Se), los cuales serán incorporados en celdas solares con estructura Mo/CuInSe2/Buffer/n+-ZnO. 3) Caracterización de los diferentes materiales usados en la fabricación de las celdas solares con el propósito de determinar las condiciones de preparación que conduzcan a materiales con propiedades ópticas, eléctricas, morfológicas y estructurales adecuadas para la fabricación de celdas solares. 4) Fabricación y caracterización de celdas solares con las estructuras indicadas en el numeral 2), usando películas ultradelgadas (40 - 60nm) de InSe, Zn(S,Se), i-ZnO como capa buffer de las celdas basadas en CuInSe2 (CIS). La caracterización de las celdas se hará a través de medidas de respuesta espectral y de la característica I-V. Un aspecto al cual se le dará especial atención en este proyecto, es el relacionado con la reducción de costos de fabricación de las celdas solares. Para esto será implementado un procedimiento de deposición de materiales que permita depositar varias de las capas que constituyen el dispositivo sin interrumpir el proceso de deposición (deposición In-Situ). Las actividades arriba descritas serán realizadas fundamentalmente en el marco de un trabajo de tesis de doctorado; adicionalmente un grupo de 4 profesores con una gran experiencia investigativa estarán vinculados al proyecto realizando actividades que requieren un alto grado de especialización.spa
dc.format.extent89 páginas.spa
dc.identifier.instnameColcienciasspa
dc.identifier.reponameRepositorio Colcienciasspa
dc.identifier.repourlhttp://colciencias.metabiblioteca.com.cospa
dc.identifier.urihttps://colciencias.metadirectorio.org/handle/11146/39964
dc.language.isospaspa
dc.relation.ispartofseriesInforme;
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccessspa
dc.rights.accessrightshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2spa
dc.rights.creativecommonshttps://creativecommons.org/licenses/by/4.0/spa
dc.subject.proposalBiffer no tóxicosspa
dc.subject.proposalCuInSe2spa
dc.subject.proposalEnergía solarspa
dc.subject.proposalCeldas solaresspa
dc.subject.proposalMaterialesspa
dc.subject.proposalSemiconductoresspa
dc.subject.proposalPelículas delgadasspa
dc.titleDesarrollo de celdas solares basadas en CuInSe2 usando nuevos materiales buffer en su estructura.spa
dc.typeInforme de investigaciónspa
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/resource_type/c_18wsspa
dc.type.contentTextspa
dc.type.driverinfo:eu-repo/semantics/reportspa
dc.type.redcolhttps://purl.org/redcol/resource_type/PIDspa
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dc.type.versionhttp://purl.org/coar/version/c_71e4c1898caa6e32spa
dc.type.versioninfo:eu-repo/semantics/submittedVersionspa
dcterms.audienceEstudiantes, Profesores, Comunidad científica colombiana, etc.spa
dspace.entity.typePublication
oaire.awardnumber11010511438spa
oaire.funderidentifier.colciencias138-2001
oaire.fundernameDepartamento Administrativo de Ciencia, Tecnología e Innovación [CO] Colcienciasspa
oaire.fundingstreamPrograma Nacional en Ciencias Básicasspa
oaire.objetivesDesarrollo de celdas solares con estructura Mo/CuInSe2/Buffer/n+-ZnO/Ag que incluye nuevos materiales buffer. En particular serán investigados tres compuestos II-VI: i-ZnO, InxSey, Zn(S,Se), cada uno de los cuales se usarán en la estructura de la celda como capa buffer. Al final del trabajo se hará una evaluación de los resultados preliminares obtenidos a través de medidas de la característica I-V y de la respuesta espectral en las celdas solares. OBJETIVOS ESPECÍFICOS: - Fabricación y caracterización óptica, estructural y morfológica de los compuestos i-ZnO, InxSey y Zn(S,Se) a ser usados como capa buffer en celdas solares con estructura Mo/CuInSe2/Buffer/n+-ZnO/Ag. Estos materiales se caracterizarán a través de medidas de: - Transmitancia espectral para estudiar el efecto de parámetros de deposición sobre algunas propiedades ópticas como: coeficiente de absorción y gap óptico, de indispensable conocimiento puesto que la respuesta espectral y, por consiguiente, la fotocorriente de las celdas dependen de estos parámetros. - Difracción de rayos-x para determinar la estructura cristalina y fases cristalográficas en que crecen los diferentes compuestos. Este estudio es indispensable realizarlo porque estos materiales pueden crecer con diferentes estructuras y en diferentes fases dependiendo del método y parámetros de deposición usados, sin embargo solo ciertas fases y estructuras cristalinas específicas son adecuadas para fabricar celdas solares. - Microscopía de fuerza atómica para estudiar el efecto del método y condiciones de deposición sobre la morfología de dichos materiales. Este tipo de estudio se realiza para buscar las condiciones de deposición que conduzcan a capas buffer ultradelgadas (50-80nm) libres de poros; la eliminación de poros reduce la formación de caminos conductores (""shunt paths"") que causan disminución significativa del voltaje y del factor de llenado de las celdas. - Medidas de transmitancia espectral de los sistemas i-ZnO/n+-ZnO, InxSey/n+-ZnO, Zn(S,Se)/n+-ZnO que actúan como ventana óptica de las celdas solares basadas en CuInSe2, que se desarrollarán en este trabajo. Estas medidas serán comparadas con las obtenidas con el sistema CdS/n+-ZnO usado regularmente como ventana óptica en este tipo de celdas solares, para establecer la calidad de la nueva ventana óptica de la celda solar. - Preparación y caracterización del compuesto CuInSe2 (CIS) usado como capa absorbente de la celda solar. La caracterización se realizará a través de medidas de difracción de rayos x para determinar la estructura cristalina y las fases en que crece este compuesto, y mediante medidas de transmitancia espectral para determinar el coeficiente de absorción y el gap óptico. - Fabricación de celdas solares con estructura Mo/CuInSe2/Buffer/n+-ZnO utilizando los compuestos i-ZnO, InxSey y Zn(S,Se) como buffer. - Caracterización de las celdas solares a través de medidas de la característica I-V y de la respuesta espectral para obtener información del efecto de procesos de recombinación superficial y en la interface sobre el funcionamiento de la celda, así como también del efecto de la capa buffer en el funcionamiento del dispositivo.spa

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